陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2023）同位体環境学がえがく世界：2023 年版

混合比から読み解く富士川濁水の起源と行方鷹野真也（総合地球環境学研究所）
1．はじめに「富士川の濁りが近年強くなってきている」
そんな声が流域に住む方々から届きました。
濁りがなぜ強くなったのか？ 発生源は何なのか？
下流や河口、海に棲む生き物への影響は？ これからどうなってしまうの？

等々、考えてもわからないことだらけ。地域住民の不安は募るばかりです。
こんな時には、同位体を用いた環境トレーサビリティ手法が解決の糸口になるかもしれません。
図1. 富⼠川中下流域の色々とわからないことばかりなら、まずは物事の調査地点。⼀点鎖線は⼭梨県と静岡県の県境ベースとなる部分を押さえることが大切です。こを⽰しています。
こでは、濁りがどこからどれだけ来たのか（またそれはどこへ行くのか）、つまり濁りの起源を知

図 1．富 士川中下流域の調査地点。一点鎖線は山梨県と静岡県の県境を示しています。

ることがそれにあたります。本稿では富士川の濁ここで、特に強い濁りが見られた早川と雨畑川りの起源をストロンチウム（Sr）同位体比を用いが富士川の濁りの発生源ではないかという疑いがて推定した研究例を紹介します。

かけられました。確かに早川と雨畑川からは見るからに強い濁水が流れていました（図 2a）。しか2．富士川の濁り問題

し一方で、早川と合流する前の富士川の水も充分

富士川は主に山梨県と静岡県を南流し駿河湾へ濁っているように見えます（図 2b）。では実際の注ぐ一級水系です（図 1）。もともと日本三大急ところ、早川・雨畑川由来の濁水が合流後の富士流河川に数えられるほど流れが速い、つまり土砂川に対してどれだけ寄与しているのでしょうか？

運搬能力が高い河川であり、流域の崩れやすい地その割合を Sr 同位体比と同位体マスバランス（混質も相まって比較的濁りが発生しやすいことで知合理論）を用いて推定しました。

られています。
その富士川で、近年濁りが少しずつ強くなって

3．富士川濁水の起源を解くために ― 調査と手法いることが観測され（たかはし河川生物調査事務

調査は 2021〜2022 年の期間に月 1〜2 回程度、所，2016）、特に富士川の主要支流の 1 つである早川と雨畑川を含む富士川中下流域の最大 23 地

早川（及び早川水系の雨畑川；図 1）から強い濁点で実施しました（図 1）。各地点で河川水と河りが何度も見られるようになりました。時を同じ川水中の懸濁物質（SS: Suspended Solids）、及びくして、富士川中下流部におけるアユの目撃数の河床堆積物を採取し、それらに含まれる Sr 濃度減少や、駿河湾でのサクラエビの不漁等が報告さと Sr 同 位 体 比（87Sr/86Sr）を 測 定 し ま し た。

れるようになり、富士川の濁りが水圏生態系へ与（87Sr/86Sr について、詳しくは第 3 章「重元素同える影響の懸念が強まり始めました。

位体」をご覧下さい）
168陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2023）同位体環境学がえがく世界：2023 年版

4．三 つの産地（雨畑川と早川上流、及び富士川(a)上流）のブレンド

早川

河川水と河川水中の懸濁物質（以下、SS と表記）の Sr 濃度と Sr 同位体比を 87Sr/86Sr-1/Sr 濃度ダイアグラムにプロットしたものを図 4 に示しました。わかりやすい例として、河川水と SS ともに雨畑川

2021 年 7 月に採取したサンプルのデータを使用しました。

(b)

まず河川水と SS ともに、雨畑川と早川上流（雨畑川との合流前）のプロットを結んだ直線（緑の破線）上に早川下流（雨畑川合流後）のプロットが分布しました。そして早川下流と富士川上流（早川との合流前）のプロットを結んだ直線（青の破線）上に富士川下流（早川合流後）のプロッ

富士川川(b)の濁トが分布しました。これらのことから、雨畑川、早川上流、及び富士川上流を主要な成分（端成分）

図 2．早 川・雨畑川（a）と早川合流前の富士川（b）の濁りの様子（2021 年 8 月 19 日撮影）とした混合体として、合流後の河川水と SS が構成されていると考えられます。つまり、先述の混測定したサンプルの Sr 濃度と Sr 同位体比から、合理論からそれぞれの混合比を求めることができ同位体マスバランスモデル（混合理論）を用いてます。

混合比（割合）を求めます（Faure and Mensing,2005）。この理論では、異なる Sr 濃度と Sr 同位体比をもつ 2 つの成分（A と B）の混合体 M とした時、縦軸に 87Sr/86Sr、横軸に Sr 濃度の逆数（1/Sr）をとると、A と B のプロットを結んだ直線上に M のプロットが分布します（図 3）。この関係を用いて、M の中の A と B の混合比を推定します。詳しい式や計算方法は注釈として稿末に記載しましたので、興味があればぜひご覧下さい1）。

図4. 河川アグラム

図 3．87Sr/86Sr-1/Sr 濃度ダイアグラム上での成分 A と
図 4．河 川水（a）と SS（b）の 87Sr/86Sr-1/Sr 濃度ダ
図3. 87Sr/86Sr−1/Sr濃度ダイアグラム上での成分AとB、その混合体Mの関係
B、その混合体 M の関係
イアグラム。ともに 2021 年 7 月採取サンプル。
169

陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2023）同位体環境学がえがく世界：2023 年版

ちなみに、河川水と SS ともに富士川河口付近プスを源流部に持つためと考えられます。この河のプロットが青の破線から外れました。これは河川水の混合比は、やや幅があるものの流域面積比口に近付くにつれて下流域由来の他の成分が混入と同程度の割合を示しました。

したことによるズレと考えられます。

一方、SS の混合比を見てみると、早川水系由来が 60％以上、そのうち約半分を雨畑川由来が5．混合比から濁水の起源と行方を読み解く占めていることがわかりました。これらは河川水

上記実測値と混合理論から、富士川下流におけや流域面積の割合と比べてかなり高く、早川水系

る雨畑川と早川（上流及び水系全体）、及び富士由来の SS が富士川濁水の主要供給源であること川上流由来の成分の混合比を計算し、調査期間全を示唆しています。（裏を返せば、30％程度は富体のデータを図 5 にまとめました。同様に河床堆士川上流由来であるとも言えます）

積物についての混合比と、流域面積比も同図に示

また、河床堆積物における混合比も推定したとしています。データに少し幅があるものは中央値

こ ろ、早 川 水 系 由 来 と 雨 畑 川 由 来 が そ れ ぞ れで議論しています。

11％と 1％程度と、他と比べて最も低い割合を示

まず河川水の混合比を見てみましょう。平時（低しました。河床堆積物は一般的に河川による土砂水位）の富士川下流河川水では、早川水系全体と運搬の履歴を反映していると考えられていますが、雨畑川由来の水の割合がそれぞれ約 13％と約 4％

この結果から早川水系由来の SS は河床にあまりでした。降水後の高水位時には、それらの割合は堆積していない可能性が示唆されました。つまり、それぞれ約 24％と約 10％に上昇しました。これ

早川水系由来 SS は富士川濁水の主要供給源であは早川水系が国内でも屈指の降水量を誇る南アルるものの、堆積しにくく大部分が駿河湾へ流出している可能性が考えられます。
6．おわりに
本研究では、富士川の濁水がどこから来てどこへ行くのかを、Sr 濃度と Sr 同位体比を用いて定量的に明らかにしました。富士川の高濃度の濁水は、流域の水棲生物の生育環境にとって悪影響を及ぼし得るものですが、河床に泥として堆積・残留している（またそれに伴う二次的な弊害の）可能性は低いのかもしれません。一方、濁水が流入する駿河湾の海洋生物への影響も懸念されているため、富士川の濁りの状態を今後注視し対策を講じる必要があります。
今後の課題として、この富士川（早川水系）の濁りの中から人為的影響（ダムや採石場の影響、産業廃棄汚泥の不法投棄など）を検出できるかど

図5. 河川⽔、SS、及び河床堆積物の混合⽐うかを現在検討しています。この濁水は天然要因と流域⾯積⽐（土砂崩れ）だけでなく人的要因の影響も少なくないのではないかという懸念があり、より詳細な

図 5．河川水、SS、及び河床堆積物の混合比と流域面積比発生源の解明が求められています。今回の Sr 同170

Sr 濃度をそれぞれ⽰しています。また、f A は M

分Aと内の A の存在⽐（割合）を⽰しています（つ図 4. 河川⽔

まり 1− f A は M 内の B の存在⽐を意味します）。

イアグ

陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2023）同位体環境学がえがく世界：2023 年版

ル。
この式は R M が Sr M の逆数（つまり 1/ Sr M ）の数（つまり 1/SrM）の一次関数であることを⼀次関数であることを表しています。要するに、 図 5. 河川
87
た他の同位体や元素濃度を用いたアプローチなら表しています。要するに、縦軸にSr/86Sr、87
86
域⾯積
縦軸に Sr/ Sr、横軸に Sr 濃度の逆数（1/Sr）
解決できるかどうか。まだ糸口を探っている段階
横軸に Sr 濃度の逆数（1/Sr）をとると、Aをとると、A と B のプロットを結んだ直線上ですが、良い報告ができるよう研究に邁進していと B のプロットを結んだ直線上に M のプロッに M のプロットが分布します（図 3）。また、
きたいと思います。
トが分布します（図 3）。また、上記の式を
f A を求め、リティ特定推進研究の起源に迫る―農地が汗をかくと塩をかく―（久また、“水質と物質循環、集水域特性”の「塩 上記の式を変形して以下のように変形して以下のように研究員）
f を求め、混合比を位体を用いた手法からそれが可能なのか、はたまA

2019年北海道⼤学⼤学院環境科学院博⼠後期課⽶崇さん）」にて、本研究と同様にSr 濃度と―Sr混合⽐を推定します。
同類の起源に迫る― 農地が汗をかくと塩をかく推定します。
位体⽐から混合⽐を求めた研究例（こちらは（久米崇さん）」にて、本研究と同様に Sr 濃度と 3 成
Sr 同位体比から混合比を求めた研究例（こちら 同分の混合⽐計算です）が紹介されています。Sr

程単位取得退学。2020
𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆� � 𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆�年学位取得（環境科学）。
𝑓𝑓� �
𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆� � 𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆�
北海道⼤学学術研究員を経て、2021
年より現職。

は 3 成分の混合比計算です）が紹介されています。
位体⽐の混合理論を⽤いた⼿法の理解が深まると
Sr 同位体比の混合理論を用いた手法の理解が深文献
⽂献
履歴情報
思いますので、ぜひ併せてご覧下さい。
まると思いますので、ぜひ併せてご覧下さい。
たかはし河川生物調査事務所（2016）平成 27 年
たかはし河川⽣物調査事務所(2016) 平成 27 年度
掲載⽇時情報をこちらで記載します。
度 天然アユを指標とした富士川の環境保全
天然アユを指標とした富⼠川の環境保全調
注釈
注釈
調査報告書．
査報告書.
1) 混合理論では、異なる Sr 濃度・Sr 同位体⽐をFaure G and Mensing T M (2005) Isotopes:
1） 混合理論では、異なる Sr 濃度・Sr 同位体比
G and Mensing T M (2005) Isotopes: Principles
もつ 2 つの成分（A と B）の混合体 M Faureとした
Principles and Applications (third ed.), Johnをもつ 2 つの成分（A と B）の混合体 M とand Applications(thirded.), John Wiley and
図のキャプSons
ション
時、MのSr
同位体⽐を以下の式で表すことがWileyandInc., Hoboken, New Jersey.
した時、M の Sr 同位体比を以下の式で表す
Sons Inc.,New Jersey.
図 1.Hoboken,
富⼠川中下流域の調査地点。⼀点鎖線は⼭できます。
ことができます。

𝑅𝑅� � 𝑅𝑅� 𝑓𝑓� �

著者情報 梨県と静岡県の県境を⽰しています。
𝑆𝑆𝑆𝑆�
𝑆𝑆𝑆𝑆�
� � 𝑅𝑅� �1 � 𝑓𝑓� � ��
𝑆𝑆𝑆𝑆�
𝑆𝑆𝑆𝑆� 著 者 情 報 図 2. 早川・⾬畑川(a)と早川合流前の富⼠川(b)の鷹野真也（総合地球環境学研究所
環境トレーサビリティ特定推進研

こ こ RでRM、R
M、A、BののSr
Sr鷹野真也同（総合地球環境学研究所
環境トレーサビ
A、RB、は濁りの様⼦（2021
年 8 ⽉ 19 ⽇撮影）
ここでM、A、B
同位体
M 、RA 、R
B 、は8787
位体比（Sr/86Sr）を、Sr、SrBA、SrM、Sr
B は M、 の⽐（Sr/ 86 Sr）を、Sr
は M、A、B
M 、Sr A

A、B の Sr 濃 度 を そ れ ぞ れ 示 し て い ま す。

Sr 濃度をそれぞれ⽰しています。また、f A は M
また、fA は M 内の A の存在比（割合）を示
内の A の存在⽐（割合）を⽰しています（つしています（つまり 1-fA は M 内の B の存在
まり 1− f A は M 内の B の存在⽐を意味します）。
比を意味します）。この式は RM が SrM の逆
この式は R M が Sr M の逆数（つまり 1/ Sr M ）の⼀次関数であることを表しています。要するに、縦軸に 87 Sr/ 86 Sr、横軸に Sr 濃度の逆数（1/Sr）をとると、A と B のプロットを結んだ直線上に M のプロットが分布します（図 3）。また、上記の式を変形して以下のように f A を求め、混合⽐を推定します。
𝑓𝑓� �

𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆� � 𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆�𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆� � 𝑅𝑅� 𝑆𝑆𝑆𝑆�

⽂献
たかはし河川⽣物調査事務所 (2016) 平成 27 年度
天然アユを指標とした富⼠川の環境保全調査報告書.

171

Faure G and Mensing T M (2005) Isotopes: Principles
and Applications (third ed.), John Wiley and図 3.

87究 研究員）2019 年北海道大学大Sr/ Sr−1/Sr
濃度ダイアグラム上での成学院環境科学院博士後期課程単位86

取 得 退 学。2020 年 学 位 取 得（環分 A と B、その混合体M の関係境科学）。北海道大学学術研究員

87
図 4. 河川⽔(a)とSS(b)の年より現職。
Sr/ 86 Sr−1/Sr 濃度ダを経て、2021イアグラム。ともに 2021 年 7 ⽉採取サンプ
 （2023 年 3 月 31 日掲載）
ル。
図 5. 河川⽔、SS、及び河床堆積物の混合⽐と流域⾯積⽐